2018-2019学年高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验:探究加速度与力质量的关系课件新人教版必修
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三、制定实验方案的两个问题 这个实验需要测量的物理量有:物体的加速度、物体的质
量、物体所受的力.__物___体__的__质__量____可以用天平测量,本实验 主 要 解 决 的 问 题 是 怎 么 测 量 __加__速__度___ 和 怎 样 提 供 与 测 量 ____物__体__所__受__的__力_______.
6.保持小车所受合力不变,在小车上加砝码,并测出小车 和放上砝码后的总质量 M1,接通电源放开小车,用纸带记录小 车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码.
7.继续在小车上加放砝码,重复步骤 6,多做几次实验, 在每次得到的纸带上标上号码.
五、数据处理
1.把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中:
小车与砝码总质 量的倒数M1 /kg-1
1
2
3
4
5
由以上数据画出它的 a-M 图象及 a-M1 图象,如图甲、乙所 示.
通过 a-M 和 a-M1 关系图象,我们可以得出小车的加速度 a 与质量 M 成反比,与质量的倒数M1 成正比.
如图 a 为某同学设计的“探究加速度与物体所 受合力 F 及质量 M 的关系”实验装置简图.在实验中认为细线 对小车拉力 F 的大小等于砝码和砝码盘的总重力,小车运动加 速度 a 可用纸带上的点求得.
(1)怎样测量(或比较)物体的加速度 在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带,根据纸带 上打出的点来测量加速度.在这个实验中也可以测加速度与其 他量之间的比例关系.测量不同情况下(即不同受力、不同质量 时)物体加速度的比值就可以了. 由于初速度为零时,a=2t2x,如果测出这两个初速度为零的 匀加速直线运动在相同时间内发生的位移 x1、x2,位移之比就 等于加速度之比,即aa12=xx12.
(2)怎样提供和测量物体所受的合力 设计的实验装置如下图所示.
①对此实验中力的理解:除了在真空中抛出或落下的物体 (仅受重力)外,仅受一个力的物体几乎是不存在的.然而,一 个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用 效果是相同的,因此,实验中的力 F 的含义可以是物体所受的 合力.
②平衡摩擦力:如上图所示,纸带穿过打点计时器.为了 消除摩擦力对小车的影响,可将木板无滑轮的一端稍微垫高一 些,用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦力,直到小车 不挂重物时能在木板上匀速运动为止.
三、实验原理 1.控制变量法:(1)控制小车质量不变,研究小车的加速 度 a 与受力 F 的关系;(2)控制小车受力 F 不变,研究小车的加 速度 a 与其质量 M 的关系. 2.需要测量的量:(1)小车车的加速度 a.
基础知识自梳理
课前预习 自主学习
三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的 长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天 平(带有一套砝码)、刻度尺.
四、实验步骤 1.用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为 M、m,并把数值记录下来.
2.按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳).
3.把长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,以平衡摩擦力. 4.将小盘通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸 带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时 所挂小盘的重力 mg. 5.保持小车的质量不变,改变小盘(包括其中砝码)的质量 重复步骤 4 多做几次实验.每次小车应从同一位置释放,并记 录好相应纸带.
第2节 实验:探究加速度与力、质量 的关系
[知识概要] 一、实验目的 1.探究加速度与力、质量的关系; 2.学会用控制变量法探究物理规律; 3.掌握利用图象处理数据的方法. 二、实验器材 打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长 木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、 刻度尺.
当挂上重物时,只要重物的质量远小于小车的质量,那么 我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小车所受的合 力的大小.增减盘中砝码的个数可改变小车所受到的合力.
(3)怎样由实验结果得出结论 根据实验数据,以 a 为纵坐标、F 为横坐标,和以 a 为纵 坐标、M1 为横坐标作出图象.如果图象是过原点的直线,则说 明加速度与力成正比与质量成反比.
实验次数
加速度 a/(m·s-2)
小车受力 F/ N
1
2
3
4
由以上数据画出它的 a-F 关系图象如图所示.
通过 a-F 关系图象,我们可以得出小车的加速度 a 与力 F 成正比.
2.把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下
表中:
实验 次数
加速度 a/(m·s-2)
小车与砝码总 质量 M/ kg
(1)本实验应用的实验方法是( )
A.控制变量法
B.假设法
C.理想实验法
D.等效替代法
(2)(多选)该同学想用砝码和砝码盘总重力大小替代小车受 到的合外力大小,为了减少这种做法而带来的实验误差,你认 为在实验中应该采取的两项措施是( )
(2)探究加速度与质量的关系的基本思路:保持物体所受的 力不变,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加 速度与质量的关系.
2.实验方案:这个实验中需要测量的物理量有三个:物体 的加速度、物体所受的力、物体的质量.质量用天平测量,因 此本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和物体所受的 力.
一、 加速度与力的关系 保持物体的_质__量___不变,测量物体在不同的力的作用下的 __加__速__度___,分析_加__速__度____与_力__的关系.
二、加速度与质量的关系 保持物体所受的力相同,测量不同_质__量___的物体在该力作
用下的__加__速__度___,分析__加__速__度___与_质__量___的关系.
科学思维析要点
要点精讲 易错明辨
一、实验目的 1.学会用控制变量法探究物理规律. 2.全面正确地认识加速度与力、质量的关系. 二、实验原理 1.控制变量法:在探究加速度与力、质量三者关系时,先 让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系.
(1)探究加速度与力的关系的基本思路:保持物体的质量不 变,测量物体在不同力的作用下的加速度,分析加速度与力的 关系.